CN108680913A - 基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法 - Google Patents

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张铁犁
张修建
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Abstract

本发明属于几何量测量技术领域，具体涉及一种基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法。可调谐激光器发出的连续调频激光被分为两束，一束光作为校正光与飞秒光学频率梳发出的激光进行I/Q调制，经过光电探测器得到两个信号，一个是同相信号，一个是正交信号；另一束光再被分为两束，一束作为本地参考光，另一束作为测量光射向被测物体，经物体散射回来后与本地参考光进行拍频，经过光电探测器得到的信号为激光雷达信号；激光雷达信号经过A/D采样模块将模拟信号转变为数字信号，经过AGC模块对信号进行自动增益控制，然后对激光雷达信号进行重采样。本发明能够实时校正调频连续波激光雷达调频信号的非线性，提高激光雷达的测距准确性。

Description

基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法
技术领域
本发明属于几何量测量技术领域，具体涉及一种基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法。
背景技术
对于线性调频的激光器而言，输出的激光波长是连续线性调制的，由于激光波长与频率的倒数关系，因此频率调制是非线性的。同时频率调谐的误差、噪声等因素的影响，也会造成调频的非线性。调频的非线性会导致频谱的展宽，引入测距误差，是影响激光雷达测距精度的主要因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法，实时校正调频连续波激光雷达调频信号的非线性，提高激光雷达的测距准确性。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法，可调谐激光器发出的连续调频激光被分为两束，一束光作为校正光与飞秒光学频率梳发出的激光进行I/Q调制，经过光电探测器得到两个信号，一个是同相信号，一个是正交信号；另一束光再被分为两束，一束作为本地参考光，另一束作为测量光射向被测物体，经物体散射回来后与本地参考光进行拍频，经过光电探测器得到的信号为激光雷达信号；激光雷达信号经过A/D采样模块将模拟信号转变为数字信号，经过AGC模块对信号进行自动增益控制，然后对激光雷达信号进行重采样；同相信号和正交信号通过A/D采样模块将模拟信号变为数字信号，经过反正切模块得到相位信号，经过相位包裹模块、相位解包裹模块、相位微分模块得到可调谐激光器的瞬时频率，用瞬时频率对测距拍频信号进行重采样，经过FFT变换模块和峰值提取模块，得到距离信息。
测距信号为：
B是调制范围，V是激光雷达信号，flaser(t)是可调谐激光器的频率，R是测量距离。
本发明所取得的有益效果为：
本发明应用于调频连续波激光雷达中，对基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号进行实时采样和处理，实时校正调频连续波激光雷达调频信号的非线性，提高激光雷达的测距准确性。
附图说明
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明是对基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号进行实时采样和处理，实时校正调频连续波激光雷达调频信号的非线性，经过解算得到距离信息。本发明流程如图1所示。
可调谐激光器发出的连续调频激光被分为两束，一束光作为校正光与飞秒光学频率梳发出的激光进行I/Q调制，经过光电探测器得到两个信号，一个是同相信号，一个是正交信号。另一束光再被分为两束，一束作为本地参考光，另一束作为测量光射向被测物体，经物体散射回来后与本地参考光进行拍频，经过光电探测器得到的信号为激光雷达信号。激光雷达信号经过A/D采样模块将模拟信号转变为数字信号，经过AGC模块对信号进行自动增益控制，然后对激光雷达信号进行重采样。同相信号和正交信号通过A/D采样模块将模拟信号变为数字信号，经过反正切模块得到相位信号，经过相位包裹模块、相位解包裹模块、相位微分模块得到可调谐激光器的瞬时频率，用瞬时频率对测距拍频信号进行重采样，经过FFT变换模块和峰值提取模块，得到距离信息。
可调谐激光器输出激光的电场为：
激光雷达信号为：
Δtobj是测量光与参考光之间光程差引起的时间延迟，flaser(t)是可调谐激光器的频率。将激光雷达信号看作flaser(t)的函数，则测距信号为：
V是激光雷达信号，B是调制范围，R是测量距离。

Claims (2)

1.一种基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法，其特征在于：可调谐激光器发出的连续调频激光被分为两束，一束光作为校正光与飞秒光学频率梳发出的激光进行I/Q调制，经过光电探测器得到两个信号，一个是同相信号，一个是正交信号；另一束光再被分为两束，一束作为本地参考光，另一束作为测量光射向被测物体，经物体散射回来后与本地参考光进行拍频，经过光电探测器得到的信号为激光雷达信号；激光雷达信号经过A/D采样模块将模拟信号转变为数字信号，经过AGC模块对信号进行自动增益控制，然后对激光雷达信号进行重采样；同相信号和正交信号通过A/D采样模块将模拟信号变为数字信号，经过反正切模块得到相位信号，经过相位包裹模块、相位解包裹模块、相位微分模块得到可调谐激光器的瞬时频率，用瞬时频率对测距拍频信号进行重采样，经过FFT变换模块和峰值提取模块，得到距离信息。
2.根据权利要求1所述的基于飞秒光学频率梳校准的调频式激光雷达信号处理方法，其特征在于：测距信号为：
B是调制范围，V是激光雷达信号，flaser(t)是可调谐激光器的频率，R是测量距离。
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